DE102006051929A1 - Thermoformmaschine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Thermoformmaschine, umfassend eine Heizeinrichtung (2), eine Siegeleinrichtung (3), welche an der Heizeinrichtung (2) angeordnet ist und eine Deckfolie (11) auf ein Behältnis (10) siegelt, eine Kolbeneinheit (4), die mit der Heizeinrichtung (2) verbunden ist, und eine auf die Kolbeneinheit (4) wirkende Druckeinrichtung, wobei die Druckeinrichtung einen mit Gas gefüllten Druckraum (7) umfasst, welcher mit der Kolbeneinheit (4) verbunden ist.
Description
- Stand der Technik
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Thermoformmaschine mit einer Siegeleinrichtung, welche eine Deckelfolie o.Ä. auf einen Behälter siegelt.
- Aus der
DE 197 37 503 A1 ist eine Thermoformmaschine bekannt, welche becherförmige Behälter aus einer thermoverformbaren Folienbahn herstellt, diese Becher befüllt und anschließend mit einer Deckfolie versiegelt. Hierzu ist eine Einrichtung zum Heißsiegeln der Deckfolie vorgesehen, welche auf die unterhalb der Heißsiegeleinrichtung zugeführten Becher abgesenkt wird, um die Deckfolie auf den Becher zu siegeln. Hierbei wurde jedoch festgestellt, dass insbesondere abhängig von den Dickenschwankungen der Becher- und Deckfolie die Heißsiegelung unterschiedlich ist, was dazu führen kann, dass der Becher zu fest zugesiegelt ist, oder auch nur teilweise angesiegelt wird. Dies führt zu Schwierigkeiten beim Öffnen des Bechers, so dass man den aufgesiegelten Deckel nicht abbekommt oder er beim Öffnen einreißt. - Vorteile der Erfindung
- Die erfindungsgemäße Thermoformmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie eine Siegeleinrichtung umfasst, welche mit einer wegunabhängigen konstanten Siegelkraft einen Deckel auf ein Behältnis, wie z.B. einen Becher, siegeln kann. Hierzu weist die Maschine eine Druckeinrichtung auf, welche einen mit Gas gefüllten Druckraum umfasst. Aufgrund der Kompressibilität des Gases kann somit bei Kontakt der Siegeleinrichtung mit der Deckfolie bzw. dem zu versiegelnden Behältnis eine Elastizität beim Siegelvorgang erreicht werden, wodurch insbesondere Dickenschwankungen des Behältnisses kompensiert werden. Die erfindungsgemäße Thermoformmaschine ist dabei besonders einfach und kompakt aufgebaut.
- Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
- Besonders bevorzugt umfasst die Thermoformmaschine eine Regelungseinrichtung zur stufenlosen Regelung des Drucks im Druckraum. Dadurch kann eine schnelle und einfache Anpassung der Maschine an unterschiedliche zu versiegelnde Produkte bzw. Folien bereitgestellt werden. Durch die Regelung des Drucks im Druckrauen kann dabei eine unterschiedliche Siegelkraft der Siegeieinrichtung einfach und kostengünstig bereitgestellt werden. Die Regelungseinrichtung ist dabei besonders bevorzugt eine verstellbare Drosseleinrichtung oder ein einstellbares Druckbegrenzungsventil, mit welchem ein vorbestimmter oberer Druck im Druckraum vorgegeben werden kann.
- Weiter bevorzugt umfasst die Thermoformmaschine eine Vielzahl von Siegeleinrichtungen, welche jeweils eine eigene Kolbeneinheit umfassen. Dabei ist ein Druckraum der Druckeinrichtung mit jeder der Kolbeneinheiten der Vielzahl von Siege leinrichtungen verbunden. Dadurch kann eine Maschine bereitgestellt werden, welche gleichzeitig eine Vielzahl von Behältnissen mit einer Deckfolie o.Ä. versiegeln kann, wobei für alle Siegeleinrichtungen ein gleicher Druck und somit eine gleiche konstante Siegelkraft bereitgestellt werden kann. Der Aufbau der Maschine kann dabei sehr einfach und kostengünstig ausgeführt werden.
- Besonders bevorzugt umfasst die Kolbeneinheit einen Zylinder, welcher in einer Führung mit einem kleinen Spiel angeordnet ist. Dieses kleine Spiel ermöglicht es, dass die Kolbeneinheit, an welcher die Siegeleinrichtung angeordnet ist, sich etwas zur senkrechten Siegelrichtung neigen kann, wodurch eine automatische Anpassung der Siegeleinrichtung an beispielsweise leicht schräg stehende zu siegelnde Behältnisse möglich ist. Insbesondere im Zusammenhang mit der Konstanthaltung der Siegelkraft der Siegeleinrichtung kann dabei ein sicheres und beschädigungsfreies Versiegeln von Behältnissen, auch wenn diese nicht vollständig waagerecht zugeführt werden, sichergestellt werden.
- Um eine schnelle und einfache Anpassung der erfindungsgemäßen Maschine an unterschiedliche Behältnisse zu ermöglichen, ist die Siegeleinrichtung vorzugsweise an der Heizeinrichtung lösbar angeordnet. Somit kann durch einen schnellen Austausch der Siegeleinrichtung eine einfache und schnelle Umrüstung der Maschine auf ein neues zu versiegelndes Behältnis erreicht werden.
- Als Gas in der Druckeinrichtung wird vorzugsweise Luft oder Stickstoff verwendet.
- Weiter bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Maschine eine Hubeinheit, um ein zu versiegelndes Behältnis von unten an die Siegeleinrichtung heranzufahren. Hierdurch kann insbesondere der Aufbau der Siegeleinrichtung sehr einfach ausgestaltet werden, da keine Bewegungseinrichtung zur Bewegung der Siegeleinrichtung notwendig ist. Die Siegeleinrichtung wird lediglich durch den im Druckraum aufgebauten Gasdruck in eine vorbestimmte Stellung positioniert, und anschließend das zu versiegelnde Behältnis von unten an die Siegeleinrichtung herangeführt.
- Vorzugsweise umfasst die Kolbeneinheit eine erste Kolbenfläche, welche mit dem Gas im Druckraum im Kontakt ist, und eine zweite Kolbenfläche, welche an einem Anschlag eine Bewegung der Kolbeneinheit begrenzt.
- Die Siegeleinrichtung ist besonders bevorzugt ringförmig oder auch flächig ausgebildet, so dass ein Behältnis, wie z.B. ein Becher, mit einer Deckfolie, welche zwischen Becher und Siegeieinrichtung zugeführt wird, versiegelt werden kann.
- Die erfindungsgemäße Thermoformmaschine kann insbesondere auch in einer Gesamtmaschine verwendet werden, welche beispielsweise aus einer Folie in einem ersten Schritt becherförmige Behälter formt, anschließend diese Behälter mit einem Artikel, z.B. Joghurt oder Trockennahrungsmittel, befüllt, und dann diese Behälter mit einer Deckfolie versiegelt werden. Da die erfindungsgemäße Thermoformmaschine sehr kompakt und einfach aufgebaut ist, kann sie problemlos in derartige Gesamtmaschinen eingebaut werden.
- Zeichnung
- Nachfolgend wird eine bevorzugte Thermoformmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
-
1 eine schematische Schnittansicht einer Thermoformmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. - Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
- Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die einzige
1 eine Thermoformmaschine1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. - Wie in aus
1 ersichtlich ist, umfasst die Thermoformmaschine1 zwei nebeneinander angeordnete Thermoeinheiten1a ,1b , welche gleich aufgebaut sind und deren Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Jede Thermoeinheit1a ,1b umfasst eine Heizeinrichtung2 , an welcher lösbar eine Siegeleinrichtung3 befestigt ist. Die Siegeleinrichtung3 kann dadurch einfach von der Heizeinrichtung2 gelöst werden und gegen eine andere Siegeleinrichtung ausgetauscht werden. Die Siegeleinrichtung3 dieses Ausführungsbeispiels weist ein ringförmiges Endstück auf, welches einen Durchmesser entsprechend dem Siegelrand eines Bechers10 hat, der mit einer Deckfolie11 versiegelt werden soll. Jede Thermoeinheit1a ,1b umfasst ferner eine Kolbeneinheit4 , welche in diesem Ausführungsbeispiel aus im Wesentlichen vier Teilen zusammengebaut ist. Die Heizeinrichtung2 ist an der Kolbeneinheit4 befestigt und wird durch diese gemeinsam mit der Siegeleinrichtung3 in Längsrichtung X-X der Kolbeneinheit4 nach unten bzw. nach oben bewegt. Die Kolbeneinheit4 umfasst eine erste Kolbenfläche4a , eine zweite Kolbenfläche4b mit einem etwas größeren Durchmesser als der der ersten Kolbenfläche4a , einen Verbindungszylinder4d , welcher zwischen der ersten Kolbenfläche4a und der zweiten Kolbenfläche4b angeordnet ist, sowie einen Zylinder4c . Der Zylinder4c ist in einer Führung5a eines Aufnahmeblocks5 geführt. Dabei ist ein Spalt5b zwischen dem Zylinder4c und der Führung5a vorhanden. In1 ist dieser Spalt übertrieben dargestellt. Ferner umfasst die Thermoformmaschine1 eine Deckplatte6 , welche an dem Aufnahmeblock5 fixiert ist. In der Deckplatte6 ist ein Druckraum7 gebildet, in welchem ein Gas, z.B. Luft, aufgenommen ist. Der Druckraum7 ist über eine Leitung mit einer Druckquelle8 verbunden. Zwischen der Druckquelle8 und dem Druckraum7 ist ferner ein Druckregelventil9 vorgesehen, um einen Druck P im Druckraum7 einzustellen. Wie aus1 ersichtlich ist, befindet sich die erste Kolbenfläche4a der Kolbeneinheit4 mit dem Druckraum7 in Verbindung. Um eine Leckage aus dem Druckraum7 zu vermeiden, ist an der ersten Kolbenfläche4a ein Kolbendichtring14 vorgesehen. - Die Thermoformmaschine
1 des ersten Ausführungsbeispiels umfasst ferner eine Hubeinheit12 , auf welcher die mit der Deckfolie11 zu verschließenden Becher10 zugeführt werden. Die Hubeinheit12 kann dabei in Richtung des Pfeils B angehoben und wieder abgesenkt werden, um den Becher10 mitsamt der Deckfolie11 gegen die heiße Siegeleinrichtung3 zu drücken. Die derart versiegelten Becher10 werden dann, wie durch den Pfeil C angedeutet, waagerecht aus der Thermoformmaschine gefördert. - Am Aufnahmeblock
5 ist ferner ein Anschlag15 vorgesehen, welcher als Anschlag für die zweite Kolbenfläche4b der Kolbeneinheit4 dient. Dadurch wird eine Bewegung der Kolbeneinheit4 nach unten begrenzt. - Die Funktion der erfindungsgemäßen Thermoformmaschine
1 ist dabei wie folgt. In einem ersten Schritt wird von einer nicht gezeigten Regeleinrichtung ein Druckwert für den Druckraum7 in Abhängigkeit von den zu verschließenden Bechern10 vorgegeben. Hierzu wird von der Druckquelle8 , z.B. einem Verdichter, unter Druck stehendes Gas durch das Druckregelventil9 in den Druckraum7 zugeführt. Mittels des Druckregelventils9 wird dabei der Druckwert P im Druckraum7 geregelt. Zur Überwachung des Drucks im Druckraum7 sind in diesem beispielsweise Drucksensoren vorgesehen. Durch den Druck P im Druckraum7 wird die Kolbeneinheit4 , wie durch den Pfeil A angedeutet, nach unten bewegt. Die Bewegung der Kolbeneinheit4 wird dabei durch den Anschlag15 , gegen welchen die zweite Kolbenfläche4b anschlägt, begrenzt. Da der Druck im Druckraum7 ständig aufrechterhalten wird, bleibt die Kolbeneinheit4 in der in1 gezeigten Position, in welcher die zweite Kolbenfläche4b am Anschlag15 anliegt. Weiter wurde die Heizeinrichtung2 betätigt, um mittels Wärmeübertragung von der Heizeinrichtung2 die Siegeleinrichtung3 zu erwärmen. Durch die separate Heizeinrichtung2 kann somit die Siegeleinrichtung3 , welche mittels Wärmeleitung durch die Heizeinrichtung2 erwärmt wird, einfach ausgetauscht werden, falls Behältnisse mit anderen Formen versiegelt werden sollen. In einem nächsten Schritt werden die mit einem Produkt, wie z.B. Joghurt, gefüllten Becher10 mit einer lose aufgelegten Deckfolie11 unter die Siegeleinrichtung3 zugeführt. Dies kann beispielsweise mit einem Greifer o.Ä. erfolgen. Die Becher10 sind auf der Hubeinlieit12 angeordnet und werden dann mittels der Hubeinrichtung12 , wie durch den Pfeil B angedeutet, nach oben gegen die heiße Siegeleinrichtung3 gedrückt. Dadurch wird die Deckfolie11 auf den Becher10 gesiegelt. Da die Siegeleinrichtung3 über die Heizeinrichtung2 und die Kolbeneinheit4 während des Andrückens des Bechers10 durch die Hubeinheit12 mit dem Druckraum7 verbunden ist, kann eine Federung der Andruckkraft des Bechers10 erreicht werden, da das im Druckraum7 befindliche Gas kompressibel ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Becher10 nicht mit einer zu großen Kraft gegen die Siegeleinrichtung3 gedrückt wird, wodurch er unzureichend oder zu stark gesiegelt wird. Die Kompressibilität des im Druckraum7 vorhandenen Gases stellt somit sicher, dass die Siegeleinrichtung3 eine gewisse Elastizität aufweist, so dass beispielsweise ein großer Hub der Hubeinheit12 kompensiert werden kann, indem die Siegeleinrichtung3 nach oben ausweichen kann. Ebenso können Dickenschwankungen des Siegelrandes von Becher und Deckfolie zuverlässig ausgeglichen werden. Der Druckraum7 wirkt somit ähnlich einem Gasfederzylinder. - Bei der in
1 gezeigten Thermoformmaschine sind zwei Siegeleinrichtungen3 dargestellt, welche nebeneinander angeordnet sind. Die beiden Siegeleinrichtungen3 sind identisch aufgebaut und ihre jeweils erste Kolbenfläche4a der Kolbeneinheit4 ist mit dem gemeinsamen Druckraum7 verbunden. Dadurch wird sichergestellt, dass für jede Siegeleinrichtung3 der gleiche Druck P und somit die gleichen Siegelkräfte vorhanden sind. Der Aufbau der Thermoformmaschine kann dabei sehr einfach und kostengünstig sein, da lediglich Verbindungsbohrungen zu den jeweiligen Kolbeneinheiten4 der Siegeleinrichtungen3 notwendig sind. Es sei angemerkt, dass die Thermoformmaschine selbstverständlich auch noch mehr als nur zwei Siegeleinrichtungen aufweisen kann. Die Siegeleinrichtungen können dabei nebeneinander und/oder auch hintereinander angeordnet werden. Beispielsweise könnten die Siegeleinrichtungen mehrreihig neben- und hintereinander angeordnet werden, so dass eine gesamte Palette von z.B. Joghurtbechern gleichzeitig mit einer Deckfolie versiegelt werden kann. Somit können erfindungsgemäß eine Vielzahl von Behältnissen mit einer Deckfolie o.Ä. versiegelt werden, wobei auf einfache Weise für jede Siegeleinrichtung sichergestellt werden kann, dass die gleichen Federungs- bzw. Siegelkräfte vorhanden sind. Hierdurch wird ein sicheres und konstantes Verschließen der Becher10 erreicht.
Claims (10)
- Thermoformmaschine, umfassend eine Heizeinrichtung (
2 ), eine Siegeleinrichtung (3 ), welche an der Heizeinrichtung (2 ) angeordnet ist, und eine Deckfolie (11 ) auf ein Behältnis (10 ) siegelt, eine Kolbeneinheit (4 ), die mit der Heizeinrichtung (2 ) verbunden ist, und eine auf die Kolbeneinheit (4 ) wirkende Druckeinrichtung, wobei die Druckeinrichtung einen mit Gas gefüllten Druckraum (7 ) umfasst, welcher mit der Kolbeneinheit (4 ) verbunden ist. - Thermoformmaschine nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Regeleinrichtung (
9 ), um den Druck im Druckraum (7 ) stufenlos zu regeln. - Thermoformmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (
9 ) ein einstellbares Druckbegrenzungsventil oder eine verstellbare Drossel ist. - Thermoformmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Vielzahl von Siegeleinrichtungen (
3 ), welche jeweils eine eigene Kolbeneinheit (4 ) umfassen, wobei die Druckeinrichtung einen gemeinsamen Druckraum (7 ) umfasst, welcher mit jeder der Kolbeneinheiten (4 ) verbunden ist. - Thermoformmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbeneinheit (
4 ) einen Zylinder (4c ) umfasst, welcher in einer Führung (5a ) mit kleinem Spiel (5b ) angeordnet ist. - Thermoformmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegeleinrichtung (
3 ) lösbar an der Heizeinrichtung (2 ) angeordnet ist. - Thermoformmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas im Druckraum (
7 ) Luft oder Stickstoff ist. - Thermoformmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Hubeinheit (
12 ), um ein zu siegelndes Behältnis (10 ) und eine Deckfolie (11 ) von unten gegen die Siegeleinrichtung (3 ) zu drucken. - Thermoformmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbeneinheit (
4 ) eine erste Kolbenfläche (4a ) und eine zweite Kolbenfläche (4b ) umfasst, wobei die erste Kolbenfläche (4a ) mit dem Gas im Druckraum (7 ) in Kontakt befindlich ist und wobei die zweite Kolbenfläche (4b ) an einem Anschlag (15 ) eine Bewegung der Kolbeneinheit (4 ) begrenzt. - Thermoformmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegeleinrichtung (
3 ) ringförmig oder flächig ausgebildet ist und das Behältnis ein Becher ist, welcher mit einer Deckfolie (11 ) versiegelbar ist.
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